Как и все металлы, простое вещество железо в любых химических реакциях проявляет восстановительные свойства. В зависимости от природы второго участника реакции − окислителя, в продуктах реакции железо может иметь степень окисления +2 или +3. Например, при взаимодействии железа с серой образуется сульфид железа(II):
$Fe + S = FeS$
Более сильный окислитель − хлор окисляет железо до степени окисления +3.
$2Fe + 3Cl_{2} = 2FeCl_{3}$
В этом отношении интересна реакция железа с кислородом. При высокой температуре порошок железа сгорает с образованием необычного оксида, который называют железной окалиной, а состав отражают формулой $Fe_{3}O_{4}$:
$3Fe + 2O_{2} = Fe_{3}O_{4}$
Что же необычного в этом оксиде? Если рассчитать степень окисления железа в этом веществе, то получится дробное число +8/3. Дело в том, что в данном оксиде степени окисления трёх атомов железа различны: у двух +3, у одного +2. Поэтому химическое название железной окалины − оксид железа(II, III). Подобные оксиды называют смешанными оксидами. Формулу оксида железа(II, III) можно записать по−другому: $FeO * Fe_{2}O_{3}$.
При высокой температуре раскалённое железо реагирует с перегретым водяным паром.
При этом также образуется оксид железа(II, III) и водород:
$3Fe + 4H_{2}O = Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}↑$
На протекании этой реакции основан железо−паровой способ получения водорода.
Поскольку железо в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит левее водорода, оно способно восстанавливать катионы водорода из растворов кислот:
$Fe + 2HCl = FeCl_{2} + H_{2}$
А вот концентрированные серная и азотная кислоты пассивируют железо и при комнатной температуре с ним не взаимодействуют. Фосфорная кислота также не реагирует с железом, поскольку при контакте этих веществ поверхность металла покрывается тонкой плёнкой нерастворимого фосфата железа, что предохраняет его от дальнейшего взаимодействия. В соответствии с положением в электрохимическом ряду напряжений железо может вытеснять металлы, стоящие правее его, из водных растворов их солей, например:
$Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu$